FR2750246A1 - Pressure monitoring device for high voltage hydraulic control circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UN DISJONCTEUR HAUTE TENSION
A CIRCUIT HYDRAULIQUE DE COMMANDE.METHOD FOR MONITORING A HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER
WITH HYDRAULIC CONTROL CIRCUIT.
La présente invention se rapporte à un procédé de surveillance d'un disjoncteur haute tension à circuit hydraulique de commande. The present invention relates to a method for monitoring a high voltage circuit breaker with a hydraulic control circuit.
Il concerne plus précisément un procédé de surveillance d'un disjoncteur haute tension à commande hydraulique consistant à surveiller la pression du circuit hydraulique de commande et à générer une alarme d'action automatique lorsque cette pression diminue et atteint un seuil de pression défini en fonction du disjoncteur. It relates more precisely to a method of monitoring a high voltage circuit breaker with hydraulic control consisting in monitoring the pressure of the hydraulic control circuit and in generating an automatic action alarm when this pressure decreases and reaches a pressure threshold defined according to the circuit breaker.
Le contact mobile d'un tel disjoncteur est actionné par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique. La pression du fluide hydraulique est maintenue constante grâce à un accumulateur de pression à gaz, en général de l'azote. En cas de fuite lente, une remontée en pression est réalisée grâce à une pompe mise en fonctionnement automatiquement lorsque la pression atteint la limite inférieure d'une zone dite de veille. Si ce système de remise sous pression est défaillant, à cause par exemple d'un défaut d'alimentation électrique ou un défaut de la pompe ou de son moteur, une première alarme de non remise en pression est générée des que la pression reste en-dessous de la limite inférieure de la zone de veille et une action automatique sur le disjoncteur interdisant le fonctionnement du disjoncteur ou provoquant son ouverture automatique est actionnée par une seconde alarme d'action automatique, lorsque la pression atteint un seuil de pression défini. The movable contact of such a circuit breaker is actuated by means of a hydraulic cylinder. The pressure of the hydraulic fluid is kept constant by means of a gas pressure accumulator, generally nitrogen. In the event of a slow leak, a pressure rise is achieved by means of a pump automatically started when the pressure reaches the lower limit of a so-called standby zone. If this re-pressurization system is faulty, for example due to a power supply fault or a fault in the pump or its motor, a first non-re-pressurization alarm is generated as soon as the pressure remains below the lower limit of the standby zone and an automatic action on the circuit breaker prohibiting the operation of the circuit breaker or causing it to open automatically is actuated by a second automatic action alarm, when the pressure reaches a defined pressure threshold.
Les seuils de pression correspondent principalement aux alarmes "verrouillage cycle ouverture/ fermeture/ ouverture1,, "interdiction de la fermeture" et 1,ouverture automatique. The pressure thresholds mainly correspond to the alarms "opening / closing / opening cycle lock1," closing prohibition "and 1, automatic opening.
Les dispositifs de surveillance actuels ne tiennent compte que de la pression du circuit hydraulique et sont déterminés pour une température minimale de fonctionnement spécifiée en fonction du site dans lequel sera placé le disjoncteur. Current monitoring devices only take into account the pressure of the hydraulic circuit and are determined for a specified minimum operating temperature depending on the site in which the circuit breaker will be placed.
Lors d'une manoeuvre du disjoncteur une quantité fixe d'huile est consommée. Cette quantité est indépendante de la température. Lors de chaque manoeuvre, un volume fixe d'azote dans l'accumulateur est donc détendu. Selon la loi des gaz parfaits, lorsque la température est basse, le volume initial d'azote pour la pression hydraulique nominale est plus faible que lorsque la température est élevée. Il en résulte que, le gaz se détendant d'un même volume, la baisse de pression qui est proportionnelle à la variation de volume, est plus importante aux basses températures. When the circuit breaker is operated, a fixed quantity of oil is consumed. This quantity is independent of the temperature. During each maneuver, a fixed volume of nitrogen in the accumulator is therefore relaxed. According to the ideal gas law, when the temperature is low, the initial volume of nitrogen for the nominal hydraulic pressure is lower than when the temperature is high. As a result, since the gas expands by the same volume, the pressure drop which is proportional to the change in volume is greater at low temperatures.
Dans les systèmes actuels, la température minimale de fonctionnement Tmin est déterminée et les seuils d'alarme définis à cette température. Lorsque la température est supérieure à cette température Tmin, qui peut n'être atteinte que quelques jours par an ou même quelques jours par décennie, le disjoncteur est "surprotégé" c'est-à-dire que la limite de performance électrique est atteinte pour une pression en réalité inférieure au seuil de pression défini pour la température Tmin. In current systems, the minimum operating temperature Tmin is determined and the alarm thresholds defined at this temperature. When the temperature is higher than this temperature Tmin, which can be reached only a few days per year or even a few days per decade, the circuit breaker is "overprotected", that is to say that the electrical performance limit is reached for a pressure actually lower than the pressure threshold defined for the temperature Tmin.
Pour résoudre ce problème, selon l'invention, le seuil de pression est également défini en fonction de la température. To solve this problem, according to the invention, the pressure threshold is also defined as a function of the temperature.
Ainsi en cas de baisse de pression du circuit hydraulique, le seuil de pression et donc la limite de fonctionnement sont abaissés, lorsque la température est supérieure à la température minimale Tmin de fonctionnement pour laquelle le disjoncteur a été dimensionné. Thus in the event of a drop in the pressure of the hydraulic circuit, the pressure threshold and therefore the operating limit are lowered, when the temperature is higher than the minimum operating temperature Tmin for which the circuit breaker has been dimensioned.
Le disjoncteur fonctionne donc correctement pendant un intervalle de temps supplémentaire par rapport à l'art antérieur et l'exploitant dispose donc d'un délai supplémentaire, après la première alarme de non remise en pression, pour intervenir et éventuellement réparer la défaillance du système de remontée en pression qui peut n'être par exemple qu'un problème d'alimentation électrique. The circuit breaker therefore operates correctly for an additional time interval compared to the prior art and the operator therefore has additional time, after the first non-pressurization alarm, to intervene and possibly repair the failure of the pressure rise which may be, for example, only a problem of electrical supply.
La pression peut donc être rétablie plus facilement avant l'apparition de l'alarme d'action automatique qui conduirait à une mise hors service du disjoncteur et à une perte d'exploitation du réseau haute tension.The pressure can therefore be restored more easily before the appearance of the automatic action alarm, which would lead to the circuit-breaker being put out of service and a loss of operation of the high-voltage network.
Un autre avantage de l'invention est qu'elle rend possible de dimensionner le disjoncteur non pas en fonction de la température minimale de fonctionnement Tmin absolue (pouvant apparaître au cours de la durée de vie du disjoncteur) mais en fonction de la température minimale la plus courante T'min supérieure à Tmin. Another advantage of the invention is that it makes it possible to size the circuit breaker not as a function of the minimum absolute operating temperature Tmin (which may appear during the lifetime of the circuit breaker) but as a function of the minimum temperature la more common T'min greater than Tmin.
Une économie significative peut être ainsi réalisée au niveau des accumulateurs de pression hydraulique par rapport à un dimensionnement effectué sur la base d'une température minimale inférieure tel qu'effectué actuellement. Significant savings can thus be achieved at the level of hydraulic pressure accumulators compared to a dimensioning carried out on the basis of a lower minimum temperature as currently carried out.
Par contre, l'actionnement du disjoncteur sera verrouillé lors des températures inférieures, mais cela pose un problème relativement mineur, puisque très limité dans le temps et apparaissant en saison très froide quand les chocs de foudre, qui constituent une des principales causes de fonctionnement d'un disjoncteur haute tension, sont rares. On the other hand, the actuation of the circuit breaker will be locked during lower temperatures, but this poses a relatively minor problem, since very limited in time and appearing in very cold season when lightning strikes, which constitute one of the main causes of operation of 'a high voltage circuit breaker, are rare.
De plus, il faut tenir compte de la présence d'un chauffage dans la cabine du disjoncteur, chauffage qui n'est pas pris en compte par sécurité lors de la détermination des seuils de pression. In addition, it is necessary to take into account the presence of a heating in the cabin of the circuit breaker, heating which is not taken into account for safety when determining the pressure thresholds.
I1 appartient à l'exploitant de mettre en balance une réduction de coût du matériel haute tension et une perte d'exploitation du fait du blocage du cycle ouverture/fermeture/ouverture éventuel, perte très improbable car supposant un défaut fugitif à très faibles températures et une panne du système de chauffage. It is up to the operator to balance a reduction in the cost of high voltage equipment and a loss of operation due to the blocking of the opening / closing / possible opening cycle, a loss very unlikely since it supposes a fugitive fault at very low temperatures and a heating system failure.
L'invention concerne également deux modes de réalisation d'un dispositif de surveillance d'un disjoncteur haute tension pour la mise en oeuvre du procédé. The invention also relates to two embodiments of a device for monitoring a high voltage circuit breaker for implementing the method.
Selon un premier mode de réalisation préféré, la commande hydraulique comportant au moins un accumulateur de fluide hydraulique à gaz, l'accumulateur est équipé d'un capteur de pression du fluide hydraulique et d'un capteur de température de la surface dudit accumulateur, ces deux capteurs transmettant leurs mesures à un calculateur déterminant pour chaque couple de données pression/température, si la pression est inférieure au seuil de pression à ladite température. According to a first preferred embodiment, the hydraulic control comprising at least one gas hydraulic fluid accumulator, the accumulator is equipped with a hydraulic fluid pressure sensor and with a temperature sensor of the surface of said accumulator, these two sensors transmitting their measurements to a calculator determining for each pair of pressure / temperature data, if the pressure is below the pressure threshold at said temperature.
Selon un second mode de réalisation, le disjoncteur étant installé dans une cabine, le dispositif comporte un thermomètre disposé dans la cabine et des jeux de pressostats actionnés selon la plage de température mesurée par le thermomètre et actionnant des alarmes d'action automatique dont le seuil est défini selon les différentes plages de température. According to a second embodiment, the circuit breaker being installed in a cabin, the device comprises a thermometer arranged in the cabin and sets of pressure switches actuated according to the temperature range measured by the thermometer and actuating automatic action alarms whose threshold is defined according to the different temperature ranges.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention. The invention is described below in more detail using figures representing only preferred embodiments of the invention.
La figure 1 est un graphe illustrant un procédé de surveillance classique. Figure 1 is a graph illustrating a conventional monitoring method.
Les figures 2A et 2B sont deux graphes illustrant le procédé de surveillance conforme à l'invention. Figures 2A and 2B are two graphs illustrating the monitoring method according to the invention.
Les figures 3 et 4 sont des schémas représentant deux modes de réalisation d'un dispositif de surveillance pour la mise en oeuvre du procédé. Figures 3 and 4 are diagrams showing two embodiments of a monitoring device for the implementation of the method.
La figure 1 illustre un procédé de surveillance classique. L'échelle de temps y est déformée pour une meilleure visibilité. A titre d'exemples, l'intervalle de temps entre la fin de l'ouverture et le début de la fermeture peut durer de 100 à 500 ms, une opération d'ouverture ou de fermeture 50 ms et une remontée en pression quelques mn. FIG. 1 illustrates a conventional monitoring method. The timescale is distorted for better visibility. By way of example, the time interval between the end of the opening and the start of the closing can last from 100 to 500 ms, an opening or closing operation 50 ms and a pressure rise a few minutes.
La pression normale de fonctionnement du fluide hydraulique, en général de l'huile, est P. En cas de fuite lente, cette pression diminue à une valeur P' et la pompe est mise en fonction automatiquement, rétablit la pression P et est arrêtée. La pression P' correspond à la limite inférieure d'une zone dite de veille A. The normal operating pressure of the hydraulic fluid, generally of the oil, is P. In the event of a slow leak, this pressure decreases to a value P 'and the pump is started up automatically, restores the pressure P and is stopped. The pressure P 'corresponds to the lower limit of a so-called standby zone A.
Si ce système de remise sous pression est défaillant, à cause par exemple d'un défaut d'alimentation électrique ou un défaut de la pompe ou de son moteur, une première alarme de non remise en pression est générée dès que la pression descend en-dessous de la pression P' pendant une durée supérieure à une durée préalable. If this re-pressurization system is faulty, for example due to a power supply fault or a fault in the pump or its motor, a first non-re-pressure alarm is generated as soon as the pressure drops below below the pressure P 'for a duration greater than a prior duration.
Sous cette pression P' sont définis des seuils de pression P1, P2 et P3 correspondant à des alarmes d'action automatique sur le disjoncteur interdisant le fonctionnement du disjoncteur ou provoquant son ouverture automatique, plus précisément correspondant aux alarmes "verrouillage cycle ouverture/fermeture/ouverture", "interdiction de la fermeture" et "ouverture automatique". Under this pressure P 'are defined pressure thresholds P1, P2 and P3 corresponding to automatic action alarms on the circuit breaker prohibiting the operation of the circuit breaker or causing its automatic opening, more precisely corresponding to the alarms "lock opening / closing cycle / opening "," closing prohibition "and" automatic opening ".
Le premier seuil représenté P1 correspond à la pression minimale nécessaire pour permettre un cycle d'ouverture O/fermeture F/ouverture O. Le second seuil P2 représenté correspond à la pression minimale pour permettre un cycle FO. Le troisième seuil P3 représenté correspond à la pression minimale nécessaire pour permettre une opération d'ouverture O. The first threshold represented P1 corresponds to the minimum pressure necessary to allow a cycle of opening O / closing F / opening O. The second threshold P2 shown corresponds to the minimum pressure to allow a cycle FO. The third threshold P3 represented corresponds to the minimum pressure necessary to allow an opening operation O.
Dans le cas représenté, les seuils ne sont pas franchis et le cycle OFO est réalisé. Si la pression évolue comme représentée en pointillés, c'est-à-dire si elle franchit le seuil P1 ou P2 ou P3 avant déclenchement du cycle de manoeuvre correspondant, la pression n'est plus suffisante pour effectuer ce cycle, l'alarme est engendrée et l'action automatique correspondante est effectuée sur le disjoncteur. In the case shown, the thresholds are not crossed and the OFO cycle is carried out. If the pressure changes as shown in dotted lines, that is to say if it crosses the threshold P1 or P2 or P3 before triggering the corresponding operating cycle, the pressure is no longer sufficient to carry out this cycle, the alarm is generated and the corresponding automatic action is performed on the circuit breaker.
L'invention concerne la définition de ces seuils P1,
P2 ou P3.The invention relates to the definition of these thresholds P1,
P2 or P3.
Sur la figure 2A, est illustré l'art antérieur. Dans ce cas, le seuil P1 est défini à la température minimale absolue Tmin à laquelle peut fonctionner le disjoncteur compte tenu de son environnement climatique soit par exemple -250C. Quelle que soit la température de fonctionnement, ce seuil est donc situé à la valeur P1 et le cas illustré sur la figure 2A peut correspondre à une fuite à la température +250C. L'alarme d'action automatique est donc engendrée à la valeur de pression P1. In FIG. 2A, the prior art is illustrated. In this case, the threshold P1 is defined at the absolute minimum temperature Tmin at which the circuit breaker can operate taking into account its climatic environment, for example -250C. Whatever the operating temperature, this threshold is therefore located at the value P1 and the case illustrated in FIG. 2A can correspond to a leak at temperature + 250C. The automatic action alarm is therefore generated at the pressure value P1.
Or si l'on définit le seuil en fonction de la température, selon l'invention et comme représenté sur la figure 2B, ce seuil à la température +250C est à une valeur de pression P'1 inférieure à P1. L'intervalle de temps entre la première alarme et l'alarme d'action automatique t'l est donc supérieur à celui correspondant à l'art antérieur tl et l'exploitant dispose de ce temps pour réparer la défaillance du système de remise en pression avant l'action automatique de verrouillage. Now if the threshold is defined as a function of the temperature, according to the invention and as shown in FIG. 2B, this threshold at temperature + 250C is at a pressure value P'1 less than P1. The time interval between the first alarm and the automatic action alarm t'l is therefore greater than that corresponding to the prior art tl and the operator has this time to repair the failure of the re-pressure system. before the automatic locking action.
La figure 3 représente un premier mode de réalisation préféré pour la mise en oeuvre de ce procédé. FIG. 3 represents a first preferred embodiment for the implementation of this method.
Le contact mobile du disjoncteur 1 est actionné par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique 2 alimenté en fluide, en général de l'huile par l'intermédiaire de vannes 6. La pression du fluide hydraulique est maintenue constante grâce à un accumulateur de pression 3 à gaz, en général de l'azote. Une pompe 4 actionnée par un moteur 5 assure la remontée en pression. The movable contact of the circuit breaker 1 is actuated by means of a hydraulic cylinder 2 supplied with fluid, generally oil by means of valves 6. The pressure of the hydraulic fluid is kept constant by means of a pressure accumulator 3 gas, usually nitrogen. A pump 4 actuated by a motor 5 ensures the pressure build-up.
L'accumulateur 3 est équipé d'un capteur de pression 7 du fluide hydraulique et d'un capteur de température 8 de la surface dudit accumulateur 3. Ces deux capteurs transmettent leurs mesures à un calculateur 9 déterminant pour chaque couple de données pression/température, si la pression est inférieure au seuil de pression à ladite température. The accumulator 3 is equipped with a pressure sensor 7 of the hydraulic fluid and a temperature sensor 8 of the surface of said accumulator 3. These two sensors transmit their measurements to a computer 9 determining for each pair of pressure / temperature data , if the pressure is below the pressure threshold at said temperature.
Par exemple, ces capteurs 7, 8 peuvent délivrer un signal analogique proportionnel à la pression et à la température et le calculateur 9 peut être un calculateur analogique. For example, these sensors 7, 8 can deliver an analog signal proportional to the pressure and the temperature and the computer 9 can be an analog computer.
La figure 4 représente un second mode de réalisation. FIG. 4 represents a second embodiment.
Il comporte un thermomètre 10 disposé dans la cabine du disjoncteur et des jeux de pressostats, par exemple deux jeux 11, 12, actionnés selon la plage de température mesurée par le thermomètre 10 et actionnant des alarmes d'action automatique dont le seuil est défini selon différentes plages de température. It includes a thermometer 10 arranged in the circuit breaker cabin and sets of pressure switches, for example two sets 11, 12, actuated according to the temperature range measured by the thermometer 10 and actuating automatic action alarms whose threshold is defined according to different temperature ranges.
Selon l'exemple représenté, deux plages de température sont définies, l'une inférieure à T1 et l'autre supérieure à
T1. La température mesurée par le thermomètre 10 étant inférieure à T1, il actionne le contact 13 comme représenté, commutant le premier jeu de pressostats 11 dont les contacts se ferment lorsque la pression atteint le seuil correspondant à cette plage et génèrent l'alarme d'action automatique.According to the example shown, two temperature ranges are defined, one less than T1 and the other greater than
T1. The temperature measured by the thermometer 10 being lower than T1, it actuates the contact 13 as shown, switching the first set of pressure switches 11 whose contacts close when the pressure reaches the threshold corresponding to this range and generate the action alarm automatic.
Le premier mode de réalisation a pour avantage de permettre une surveillance en continu et à moindre coût. The first embodiment has the advantage of allowing continuous monitoring and at lower cost.
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